Une nouvelle sonde à fibre développée par des chercheurs de l'Université du Texas à Austin offre deux innovations majeures en matière de surveillance de la santé pour aider à la fois les patients du monde entier et les cliniciens qui les soignent.
La sonde peut suivre trois biomarqueurs clés simultanément, permettant une surveillance patient plus rapide et peu invasive. Tout cela dans un petit boîtier : la sonde est la plus petite du genre avec un diamètre de seulement 1,1 millimètres.
« La surveillance en temps réel des biomarqueurs comme le glucose, le lactate et l'éthanol est essentielle pour comprendre la santé métabolique et guider les décisions de traitement dans les contextes de soins intensifs », a déclaré Tanya Hutter, professeur au département Walker de génie mécanique de la Cockrell School of Engineering et auteur principal de la nouvelle recherche publiée dans Communication naturelle. « Notre sonde à fibre compacte offre une solution unique pour mesurer ces composés simultanément, fournissant ainsi une image plus complète de l'état métabolique. »
Pourquoi c'est important
La surveillance du glucose est cruciale pour la gestion du diabète, tandis que les niveaux de lactate peuvent indiquer une septicémie ou une hypoxie tissulaire. La surveillance de l'éthanol est essentielle en cas d'intoxication alcoolique, de traitement de la dépendance et de lésions hépatiques ou cérébrales liées à l'alcool.
Ces trois molécules sont également importantes pour l’état de santé général, la forme physique et l’évaluation métabolique. Leurs concentrations donnent un aperçu de l’utilisation de l’énergie, des performances physiques et du stress physiologique global. Le suivi continu ou sur le lieu d'intervention du glucose, du lactate et de l'éthanol peut donc favoriser un diagnostic précoce, guider les interventions cliniques et permettre une surveillance personnalisée du bien-être dans les contextes médicaux et quotidiens.
Traditionnellement, ces biomarqueurs sont mesurés séparément à l’aide de différents appareils, ce qui peut s’avérer long, invasif et coûteux. Comparée à la microdialyse, une méthode courante de mesure in vivo de petites molécules qui nécessite de collecter des échantillons de fluide pour analyse, la sonde à fibre suit les biomarqueurs directement dans les tissus, offrant ainsi des résultats en temps réel en continu.
Dans le cas d'un patient souffrant d'un traumatisme crânien grave, une sonde de microdialyse est insérée dans le cerveau pour surveiller les changements chimiques qui guident la prise en charge clinique. Cependant, cette méthode demande beaucoup de main d’œuvre et ne fournit que des informations différées, car les échantillons doivent être collectés, traités et analysés hors ligne. Ce retard limite la capacité des cliniciens à réagir rapidement à l'évolution des crises métaboliques, soulignant la nécessité de technologies de détection continues et en temps réel pouvant offrir un aperçu immédiat de la chimie cérébrale. « Dans une unité de soins intensifs où chaque seconde compte, ils ont besoin de ces informations rapidement », a déclaré Hutter.
Comment ça marche
La sonde à fibre infrarouge moyen est conçue avec deux fibres optiques aux halogénures d'argent logées dans un tube en polyétheréthercétone (PEEK) durable, entouré d'une membrane semi-perméable. Une fibre a une pointe inclinée pour délivrer et collecter la lumière, tandis que l'autre est recouverte d'or pour agir comme un miroir.
La membrane empêche le contact direct entre la région de détection et les tissus, améliorant ainsi la biocompatibilité et réduisant les interférences des gros composés comme les protéines.
La sonde est connectée à un laser à cascade quantique (QCL) pour fournir une lumière infrarouge moyenne, qui interagit avec les molécules des tissus.
Chaque molécule absorbe la lumière à des longueurs d'onde spécifiques, créant une signature spectrale unique, et le degré d'absorption de la lumière est proportionnel à sa concentration, ce qui permet la quantification. La sonde ne réagit pas et ne modifie pas les molécules ; il mesure simplement leur réponse à la lumière.
« Contrairement à la microdialyse, elle ne perturbe pas l'environnement tissulaire local, elle est donc plus représentative de ce qui se passe réellement à l'intérieur du tissu », a déclaré Tse-Ang Lee, titulaire d'un doctorat. étudiant dans le laboratoire de Hutter et co-auteur du nouvel article.
Quoi d'autre
Ce projet particulier, financé par l'Institut national sur l'abus d'alcool et l'alcoolisme (NIAAA), s'est concentré sur le développement d'une technologie permettant de mesurer l'alcool en continu in vivo, mais il remonte à plus d'une décennie dans la carrière de Hutter. Lorsqu'elle étudiait pour son doctorat. à l'Université de Cambridge au Royaume-Uni, elle a été approchée par des cliniciens cherchant à améliorer les soins des traumatismes crâniens. Son objectif dans cette recherche est d’accélérer la mesure de biomarqueurs importants et de la rendre moins invasive pour le corps dans son ensemble.
L'appareil est destiné à être utilisé par les cliniciens dans les hôpitaux et autres établissements médicaux, mais la technologie a également le potentiel d'être adaptée en un appareil grand public portable pour la surveillance du bien-être. L'Université a déposé une demande de brevet, qui peut être concédée sous licence à un partenaire industriel approprié.
